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气孔对耐火材料的影响

时间:2014-01-05 点击:
一、气孔率
    耐火制品中气孔的体积占耐火制品总体积的百分比称为气孔率。气孔率的高低也表明了耐火制品的致密程度。耐火制品中气孔与大气相通的,称为开口气孔,其中贯穿的气孔称为连通气孔;不与大气相通的气孔称为闭口气孔。耐火制品全部气孔的体积占耐火制品总体积的百分比称为真气气孔率,也称为全气孔率;开口气孔与贯通气孔的体积占耐火制品总体积的百分比称为显气孔率,或假气孔率。
    显而易见,显气孔率高,说明耐火制品中与大气相通的气孔多,在使用过程中耐火制品易受蚀损和水化作用。对各种耐火材料的显气孔率的要求,在国家标准或行业标准中都有具体规定。

二、孔径分布对浇注料强度的影响

    浇注料经高温热处理后,其基质与骨料间的结合将由先前结合剂提供的水化或凝聚结合转变为因烧结瓶形成的陶瓷结合,而陶瓷相材料的通性则是质脆和理论强度大,但因其内部存在杂质、气孔等多种缺陷而导致实际强度小很多。事实上,气孔不仅减小了负荷面积,而且在气孔邻近区域应力集中,减弱了材料的负荷能力。耐火浇注料的强度不仅受气孔率的影响,同时也受到气孔的大小和形状等因素的影响,遗憾的是,到目前为止,尚未见到在这方面系统深入的研究报道。

三、气孔率对浇注料热膨胀系数的影响
    同体材料的热膨胀本质上可归结为点阵结构-p质点问的平均距离随温度升高而导致的增大现象.由于在品格振动中相邻质点问的作用力是1E线性的,质点在其平衡位置两侧受力并不对称,温度越高.质点受力不对祢的情况越显著,相邻质点问平均距离增加得越多,以致于品胞参数增丈.晶体膨胀。由于耐火浇注料热处理后基质为陶瓷相结台,因此,同体材料的热膨胀理论同样适用于它。影响材料热膨胀系数的因素有很多,如材料本身的化学矿物组成、晶体结构及晶型转换、键强度、微威力、外界温度、内部结构的紧密程度等等,但其与气孔牢之问相关关系的报道却并不多m-15i。已有的研究表明:气孔率对材料热膨胀性能的影响很大程度上决定于气孔在材料中的分布状态,而与气孔牢的大小关系不大。

四、气孔率和气孔尺寸对耐火浇注料抗渣性能的影响
    抗渣性能就是指耐火材料在高温下抵抗熔渣侵蚀和冲刷作用而不被破坏的能力,是衡量材料抗化学侵蚀和机械磨损的重要指标。熔渣对浇注料的侵蚀表现于表面的溶解作用和对材料内部的渗透,而熔渣对浇注料的渗透会扩大反应面积和深度,使材料表面附近的组成和结构发生质变,形成溶解度高的变质层,导致损坏加速。故在浇注料材质相同的情况下,其基质显微结构成为其抗渣性能好坏的关键。


五、气孔率和气孔尺寸对浇注料抗爆裂性能的影响
    数十年来,耐火浇注料的脱水工艺一直是工业生产中受关注的一个问题。浇注料烘烤中突发性脱落的主要原因是游离水在100℃沸腾,产生带压气体而未及时排出,如果浇注料的结构显示出低透气性,则蒸汽产生的速度比其从气孔释放出来的速度要快,当形成的压力超过结合剂所提供的极限强度时,就会导致浇注料的机械损坏。可见,透气性是影响浇注料干燥速度和加热过程中开裂灵敏度的一个主要特性。

六、总结
    耐火浇注料从刚研发时仅用作某些定形炉衬的修补料到目前大面积的替代定形制品而直接用于各种炉窑,其材质、结合系统和施工方式都发生了日新月异的变化。但这些都体现在其工艺技术的进步方面,而相关的基质显微组织结构尤其是气孔结构参数对浇注料力学和热学性能影响的研究则仍处于落后阶段。今后的工作有必要通过对耐火浇注料基质气孔结构进行定量化表征的途径来建立其与浇注料热学、力学性能的相关性,确定不同气孔结构参数对材料物理性能影响的敏感程度,从而对耐火浇注料中基质显微结构微细化的作用与意义有更理性的认识;另一方面,也可能为耐火浇注料基质结构的优化设计提供理论依据,这对推动耐火浇注料的技术进步具有重要意义。

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